阚俊超
(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,合肥 230031)
近年来,大容量、高参数的大型发电机组在我国日益普及,600MW及以上大容量机组陆续投入电网运行,已经成为我国火电系统乃至整个电力系统的主力机组。作为汽轮机组的神经中枢的控制系统DEH(digital electric hydraulic control system),即汽轮机数字式电液控制系统,是目前大型火力发电机组主要的控制系统,它主要完成机组在启停及正常运行过程中对汽轮机转速和功率的控制功能、汽轮机的超速保护功能,以及对汽轮机的进汽和排汽参数、缸温、轴承温度及转速、发电机功率等重要参数的监视[1]。通过对多台新建火电机组的DEH系统调试并进行总结,以下对DEH的调试过程及方法进行分析与交流。
(1)系统相关机柜的接地工作完成,并经接地电阻测试合格。
(2)DEH系统、ETS系统、TSI系统电源电缆已接好,对地绝缘及线芯绝缘应合格,电压不应存在高次谐波,并具备送电条件。
(3)现场设备及相关仪表接线等已安装完毕,如DEH系统各温度测点、压力开关、压力表、电磁阀、LVDT传感器、TSI探头等。
(4)EH系统、润滑油系统油质合格并调试完毕。
(5)DEH、ETS、TSI、MCS系统的接线图纸、以及盘间电缆的接线图纸完整。
(1)信号校对
DEH数据I/O检查,DEH的信号主要有变送器、热电偶、热电阻、压力开关、限位开关,根据制造厂提供的I/O清单及设计院提供的接线图,对每个测点信号在CRT上进行观测确认。
由于DEH系统与ETS系统、TSI系统、MCS系统均存在关联信号,如图1所示。因此在调试之前,首先应对各系统之间的信号进行电缆校对,同时,涉及到模拟量的信号,还应在上位机中确认信号两端的量程,以确认盘间电缆信号传输的正确性及有效性。主要有:DEH系统与TSI系统的相关盘间信号,如振动、位移等的AO、DO等;DEH与就地之间,如现场检测信号、电磁阀电源、LVDT反馈装置等;DEH与其他系统如FSSS、电气的关联信号等。
图1 DEH、ETS等相关系统信号传输图
同时应检查DEH及ETS的组态及画面、对ETS逻辑进行讨论,检查组态设置如温度的分度类型;压力、振动、位移的量程;ETS跳闸条件是否正确可靠等。
(2)就地设备信号静态调试
核对就地压力开关(EH油压力低、润滑油压力低、真空低等)至ETS系统的信号。确认其常开常闭的接线方式,以及就地压力测点的串并联布置,与ETS系统组态中“两并两串”的保护逻辑是否对应。
核对操作台手动停机按钮至ETS系统及SOE系统是否规范及正确。两只手动停机按钮应串联送至ETS及SOE系统,同时应直接串在AST电磁阀电源回路中,当软回路失效时,手动停机按钮仍可直接断开电源,使安全油压泄去,机组停机。
核对就地电磁阀与DEH系统的通道正确性。电磁阀是DEH对汽机轮进行控制的非常重要的一道关口。应注意两个问题:一是电磁阀设计电源与实际电源是否匹配的问题,防止出现交流电源配上直流电磁阀等情况,对AST、OPC、在线试验电磁阀等的线圈阻值进行测量并记录,确保通电之前的完好性,核对电磁阀的型号、电压等级。某电厂OPC电磁阀因电磁阀与电源类型不匹配,只是对接线进行了查校,最终导致OPC电磁阀在通电之后线圈被烧毁[2]。二是电磁阀的电压问题,电磁阀实测电压不应超过设计电压的±10%,否则可能会导致电磁阀无法及时动作,快速关闭汽门。
核对电磁阀电源设计。采用“双通道”设计时,每个通道的AST跳闸电磁阀应各由一路进线电源供电。某电厂在设计AST及OPC电磁阀电源时,仅设计了一路电源。如果电源发生故障或短路时,直接会造成AST电磁阀失电动作,导致机组跳闸。当直流电源失去时,4个AST电磁阀均失电,安全油压泄去,触发ETS动作,转速高于3090r/min时,无法使OPC电磁阀带电,进而无法达到快速关闭汽门的效果。技改后增加一路直流电源,第一路直流电源给电磁阀1/3供电,第二路直流电源给电磁阀2/4供电;两个OPC电磁阀分两路直流电单独控制。确保任一路直流电源失去时不会导致停机或事故扩大化。
静态系统调试完毕后,应进行DEH及ETS系统的动态调试。在整套液压控制系统全部安装就位,油质合格,对伺服系统进行开环、闭环调试。
油系统合格之后,汽轮机远方对DEH系统挂闸,AST电磁阀带电,安全油压建立。
(1)全开全关型汽门整定
在油系统全部停运时,即主汽门全关时,在上位机中标定为汽门的“零位”,机组挂闸后,开启汽门,并在上位机中标定为“满位”,测量全开全关时汽门阀芯的移动距离,并与说明书进行比对。
(2)伺服指令型汽门整定
挂闸前,首先根据说明书了解各汽门的行程长度,并根据该长度调节LVDT套筒的位置。LVDT连杆一般有三道标记,汽门的全开全关位置最好能与中间一道表计保持对称,以保证LVDT能够有最佳的线性度,如图2所示。如果LVDT位置调整不合适,油动机动作的线性度就差,从而影响到自动控制的品质[3]。
图2 LVDT连杆示意图
在LVDT现场位置固定好后,在伺服线圈上用信号发生器输出电压信号使油动机从全关位转换为全开位,并实测出油动机的行程长度。之后需要整定油动机行程(如Ovation系统),有的系统还需整定伺服卡(如Foxbro系统)。
在控制指令上用FLUKE744加电压信号,使调门全开,用记号笔记录全开全关位置使得与中间位置对称,校对完“零位”、“满位”之后,测量各LVDT的初级线圈电阻、次级线圈1、2电阻。远方挂闸,在DEH系统中给各主汽门、调节门指令,给出0%、25%、50%、75%、100%指令,使远方指令与反馈对应上,并能与就地实际位置对应上。LVDT线性整定完毕。
需要注意的是,一般送至就地的伺服线圈指令有两组并互为冗余,调试时应注意分开,防止出现仅有一组伺服指令,另一组伺服指令信号接反或无输出信号等现象的发生。
DEH系统主要有三个功能,其一为汽轮机自动调节功能,一般包括转速/功率调节、压力调节等,用来在机组升速、并网、带负荷过程中对调门进行控制,调节品质的优劣将直接影响机组的供电参数和品质;其二为系统监控功能,用于机组在正常启停和运行过程中,对机组和DEH装置两部分运行状况进行监控,同时还可以实现对阀门活动试验、严密性试验、调节保安系统等进行在线功能试验;其三为汽轮机的自动保护功能,如OPC超速保护、危急遮断系统保护(ETS)、机械超速保护及手动脱扣。
汽机挂闸,在DEH系统组态中启动仿真程序,模拟汽轮机的启动过程,确认逻辑设计符合要求,输入转速、升速率,汽机升速,现场观察调门油动机动作情况是否正常,以及启动过程中各辅助系统设备动作是否正常[4],升速到3000r/min后,发电机并网带负荷,升负荷中,现场观察调门动作情况,带60~70%负荷时,可模拟进行做阀门活动试验、严密性试验、进行单、顺阀切换试验,现场观察调门动作情况。
(1)在进行汽轮机保护系统联调时,应检查ETS逻辑是否存在违反“二十五项反措”等规程的要求,如某新建火电机组在进行ETS逻辑检查时发现,推力瓦温度共有10只测点,安装在推力瓦块的一圈,任意一点≥110℃触发ETS动作,属于单点保护,不符合二十五项反措的相关要求。
由于机组推力瓦温测点的安装分布情况,并不一定能够采取N取n的方式,要考虑到坏点、速率超限等情况。由于推力瓦分为上瓦和下瓦,每只瓦块均匀分布了五只测点。因此,提出了一种推力瓦温的保护方式并最终通过讨论并在组态中实现:推力瓦温度1-5中任意三个均≥110℃或者推力瓦温度6-10中任意三个均≥110℃,触发ETS动作。同时当有任一点质量坏(或速率超限),剔除该点,在余下的测点中,进行选择判断。
(2) 进行ETS保护功能调试时,应实际模拟各类如转速、振动、位移等TSI信号,以及轴承温度、润滑油箱液位、凝汽器真空等保护信号进行试验;手动停机试验应注意试验就地手动停机及控制室紧急停机按钮功能。
(3)超速试验
进行TSI及DEH超速试验时,注意将另一套超速保护设定值适当提高;机械超速试验时,将TSI及DEH动作值适当调高,高于说明书上机械超速数值以上。超速保护动作后检查各主汽门、调门全关,大气引导阀全关,抽汽逆止门全关,高排通风阀全开,高排逆止门全关,10%、20%、30%疏水门全开,跳发电机,引发MFT。
DEH遥控投入首先要求CCS发出遥控请求,DEH侧投入遥控之后,发出一个遥控已投入的反馈送至CCS,根据频率偏差及负荷参考调节DEH侧负荷。
DEH系统作为火电机组重要的控制系统,特别在新建机组的调试过程中,应注意系统的保护功能完善以及调节功能的稳定,应进行全面的静态试验,确保调节系统真正符合设计组设计要求。以避免移交生产后遗留问题扩大化,造成机组非停。
DEH系统调试首先需要对各重要信号进行确认,与SCS、FSSS等系统的盘间电缆确认、通过模拟就地送来的TSI信号,来检查TSI通道参与保护的正确性;了解LVDT、伺服线圈的原理。对实际运行工况了解才可以更好的调试好DEH系统。
总结DEH系统的实际调试过程和方法,以及遇到的实际问题和解决方法是具有一定意义的,不仅可以促进同行业内DEH系统调试过程的顺利实施,还可以提高工程的安全性和稳定性,为机组的安全稳定运行提供保障。
参考文献:
[1] 郑建林.西门子汽轮机控制系统ATC功能探讨[J].电源技术应用,2014,(03):217-218.
[2] 袁晖文.火力发电机组DEH系统调试中应注意的问题分析[J].科技风,2013,(15):23.
[3] 方侃,桑成宇.火力发电机组DEH系统调试中典型问题探讨[J].青海电力,2012,(S1):10-11,15.
[4] 包锦华,黄勇.1000MW超超临界机组汽轮机DEH调试简介[J].热力发电,2008,(4):289-291.